(57)【要約】【課題】固視微動の成分の大きさを精度良く算出することができる眼球運動計測装置を提供する。【解決手段】眼球運動計測装置１は、センサ部５１に入射した角膜反射光像を含む撮像データを生成する撮像部５と、角膜１０１に光を照射し、角膜反射光像として複数の輝点をセンサ部５１に結像させる照明２と、撮像データにおける複数の輝点それぞれの位置を算出し、該複数の輝点位置のうち位置精度に関する所定条件を満足する輝点位置を選択し、該輝点位置の時間変化に関するデータに基づいて眼球運動に関する特徴量を算出する演算部６とを備える。【選択図】図１
2010017407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角膜に光を照射することにより生じる角膜反射光像を撮像することにより前記角膜の動きを計測する眼球運動計測装置であって、
二次元状に配列された複数の画素を含む光検出部を有し、前記光検出部に入射した前記角膜反射光像を含む撮像データを生成する撮像部と、
前記角膜に光を照射し、前記角膜反射光像として複数の輝点を前記光検出部に結像させる照明光学系と、
前記撮像データにおける前記複数の輝点それぞれの位置を算出し、該複数の輝点位置のうち位置精度に関する所定条件を満足する輝点位置を選択し、該輝点位置の時間変化に関するデータに基づいて眼球運動に関する特徴量を算出する演算部と
を備えることを特徴とする、眼球運動計測装置。
【請求項２】
前記演算部は、
前記複数の輝点位置を算出する輝点位置演算手段と、
前記所定条件を満足する輝点位置を選択する輝点抽出手段と、
前記特徴量を算出する特徴量算出手段と
を有することを特徴とする、請求項１に記載の眼球運動計測装置。
【請求項３】
前記輝点位置演算手段は、
前記撮像データにおいて周囲より明るい領域を抽出し、該領域が前記輝点に該当するか否かを判定する輝点判定処理手段と、
前記輝点の位置を演算する位置演算処理手段と
を含むことを特徴とする、請求項２に記載の眼球運動計測装置。
【請求項４】
被検者に注視させるための指標を提示することにより視線を一定方向に保つ指標提示部を更に備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の眼球運動計測装置。
【請求項５】
前記照明光学系は、前記複数の輝点のそれぞれに対応する複数の光源を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の眼球運動計測装置。
【請求項６】
前記複数の光源と前記角膜との距離が前記複数の光源同士で互いに異なることを特徴とする、請求項５に記載の眼球運動計測装置。
【請求項７】
前記複数の光源と前記角膜とを結ぶ光軸の方向が前記複数の光源同士で互いに異なることを特徴とする、請求項５に記載の眼球運動計測装置。
【請求項８】
前記複数の光源の発光輝度が互いに異なることを特徴とする、請求項５に記載の眼球運動計測装置。
【請求項９】
前記複数の光源のそれぞれは赤外光源であることを特徴とする、請求項５〜８のいずれか一項に記載の眼球運動計測装置。
【請求項１０】
前記位置精度に関する所定条件は、前記輝点位置の時間的変動の度合いが所定の閾値より小さいことであることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の眼球運動計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼球運動計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人間の眼球運動には高速かつ微細な動き（固視微動）が含まれており、この固視微動は、次の三種類の動きに分類される。すなわち、低周波の小さな滑らかな動きであるドリフト、小さな跳ぶような動きであるフリック（マイクロサッカードとも呼ばれる）、非常に小さな高周波の振動であるトレモアの三種類である。固視微動の大きさは疲労や病気などに応じて変化するといわれており、例えば、ドリフトの大きさは認知症患者と健常者とで異なるとの報告があり、また、脳死直前にはトレモアが計測されないことから、トレモアと脳機能との間には密接な関係があるといわれている。
【０００３】
このような固視微動を計測する方式として、角膜に光を照射し、角膜反射光像を撮像してその撮像データにおける角膜反射光像の位置の時間変化を測定する方式が考えられている。例えば特許文献１には、眼球の緩やかな動きと高速運動とを共に高い精度で測定するための眼球運動計測装置が開示されている。この装置は、複数の画素を含む光検出部に入射した角膜反射光像の入射位置の移動速度に基づいて、光検出部における解像度および撮像領域を変更するものである。特許文献２には、画像処理によって視線の方向を検出するための装置が開示されている。この装置は、角膜反射光像と眼球中心との偏差に基づき、眼球回転量すなわち視線の方向を検出するものである。この装置は、二次元配列された発光素子を使用することにより、発光素子を選択的に発光させ、使用者に応じて最適な位置から投光することを企図している。
【特許文献１】特開２００５−２１１３２９号公報
【特許文献２】特開２０００−３１２６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
固視微動は極めて微細な眼球運動である為、角膜反射光像を撮像することにより固視微動を計測する際には、角膜反射光像の位置を高い精度で検出することが求められる。しかしながら、本発明者らの研究において、一定の発光輝度および照射角度でもって角膜に光を照射し、同一の光学系を使用して角膜反射光像を撮像しているにもかかわらず、計測対象者毎或いは計測毎の計測結果にばらつきが生じていた。従って、固視微動に関する共通の基準を設定することが難しく、ドリフト、フリック、及びトレモアといった各成分の大きさを精度良く算出することが困難であった。
【０００５】
本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、固視微動の成分の大きさを精度良く算出することができる眼球運動計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために、本発明による眼球運動計測装置は、角膜に光を照射することにより生じる角膜反射光像を撮像することにより角膜の動きを計測する眼球運動計測装置であって、二次元状に配列された複数の画素を含む光検出部を有し、光検出部に入射した角膜反射光像を含む撮像データを生成する撮像部と、角膜に光を照射し、角膜反射光像として複数の輝点を光検出部に結像させる照明光学系と、撮像データにおける複数の輝点それぞれの位置を算出し、該複数の輝点位置のうち位置精度に関する所定条件を満足する輝点位置を選択し、該輝点位置の時間変化に関するデータに基づいて眼球運動に関する特徴量を算出する演算部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明者らは、計測対象者毎或いは計測毎の計測結果にばらつきが生じる要因として、計測毎の外部環境の違いや計測対象者毎の角膜表面の曲率の違いに着目し、また、最適な光照射条件が外部環境や角膜表面の曲率により変化することを見出した。この眼球運動計測装置においては、角膜に光を照射する照明光学系が、角膜反射光像として複数の輝点を光検出部に結像させる。なお、このような照明光学系は、例えば複数の光源からの光を角膜に照射したり、或いは一つの光源からの光を２つ以上の光路に分割して角膜に照射することにより実現される。眼球運動計測装置は、このような照明光学系によって得られた複数の輝点それぞれの位置を算出し、該複数の輝点位置のうち位置精度に関する所定条件を満足する輝点位置を選択する。そして、この輝点位置の時間変化に関するデータに基づいて、眼球運動に関する特徴量（すなわち固視微動の成分の大きさ）を算出する。このような構成によって、計測時の外部環境や角膜表面の曲率にかかわらず、固視微動の成分の大きさを精度良く算出することができる。
【０００８】
また、眼球運動計測装置は、演算部が、複数の輝点位置を算出する輝点位置演算手段と、所定条件を満足する輝点位置を選択する輝点抽出手段と、特徴量を算出する特徴量算出手段とを有することを特徴としてもよい。これにより、上述した演算部を好適に実現できる。また、この場合、輝点位置演算手段は、撮像データにおいて周囲より明るい領域を抽出し、該領域が輝点に該当するか否かを判定する輝点判定処理手段と、輝点の位置を演算する位置演算処理手段とを含むと良い。これにより、複数の輝点位置を的確に算出することができる。
【０００９】
また、眼球運動計測装置は、被検者に注視させるための指標を提示することにより視線を一定方向に保つ指標提示部を更に備えることを特徴としてもよい。この指標提示部によって被検者の視線を一定方向に保つことで、微細な眼球運動である固視微動を更に精度良く計測できる。
【００１０】
また、眼球運動計測装置は、照明光学系が、複数の輝点のそれぞれに対応する複数の光源を有することを特徴としてもよい。これにより、角膜反射光像として複数の輝点を光検出部に結像させる照明光学系を好適に実現できる。また、この場合、複数の光源の光照射条件を互いに異ならせることにより、位置精度に関する所定条件を満足する輝点位置を好適に選択することができる。例えば、複数の光源と角膜との距離が複数の光源同士で互いに異なると良い。または、複数の光源と角膜とを結ぶ光軸の方向が複数の光源同士で互いに異なると良い。または、複数の光源の発光輝度が互いに異なると良い。
【００１１】
また、光源として可視光源を用いた場合には光量を上げると被検者が眩しいので、上記複数の光源は赤外光源であることが好ましい。
【００１２】
また、眼球運動計測装置は、位置精度に関する所定条件は、輝点位置の時間的変動の度合いが所定の閾値より小さいことであることを特徴としてもよい。このような条件によって輝点位置を選択することにより、輝点位置の算出結果に含まれるノイズ等の影響を低減し、固視微動の成分の大きさをより精度良く算出することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による眼球運動計測装置によれば、固視微動の成分の大きさを精度良く算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら本発明による眼球運動計測装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明による眼球運動計測装置の一実施形態を示す概略図である。図１を参照すると、本実施形態による眼球運動計測装置１は、照明２、ハーフミラー３、集光レンズ４、撮像部５、演算部６、光源制御部７、及び指標提示部１１を備えている。照明２及び集光レンズ４は本実施形態における照明光学系を構成しており、被検者の眼球１００の角膜１０１に光Ｌａ１〜Ｌａ４を照射し、角膜反射光像（プルキンエ像）として複数の輝点を撮像部５の光検出部に結像させる。集光レンズ４、撮像部５、及び演算部６は、計測部（カメラ）１０の内部に収容されている。
【００１６】
照明２は、上記複数の輝点に対応する複数の光源（図１には４つの光源を図示）２１ａ〜２１ｄを有しており、各光源２１ａ〜２１ｄは、例えば赤外光ＬＥＤといった赤外光源によって構成される。各光源２１ａ〜２１ｄは角膜１０１と光学的に結合されており、光源２１ａ〜２１ｄが角膜１０１へ赤外光Ｌａ１〜Ｌａ４を照射することによって、角膜１０１において赤外光Ｌａ１〜Ｌａ４が反射して角膜反射光像Ｌｂが生じる。なお、照明２の光源としては赤外光源に限らず他の波長域の光源を用いることができるが、可視光源を用いた場合には光量を上げると被検者が眩しいため、赤外光源を用いることが好ましい。各光源２１ａ〜２１ｄの発光輝度や発光タイミングは、光源制御部７によって制御される。
【００１７】
ここで、図２（ａ）〜図２（ｃ）は、照明２の構成例を示す図である。図２（ａ）に示す構成では、複数の光源２１ａ〜２１ｄと角膜１０１との距離が光源同士で互いに異なっている。具体的には、光源２１ａと角膜１０１との距離をＤａ、光源２１ｂと角膜１０１との距離をＤｂ、光源２１ａと角膜１０１との距離をＤｃ、光源２１ａと角膜１０１との距離をＤｄとすると、Ｄａ＜Ｄｂ＜Ｄｃ＜Ｄｄとなるように複数の光源２１ａ〜２１ｄが配置されている。なお、図２（ａ）には示していないが、角膜１０１に対する光源２１ａ〜２１ｄからの光Ｌａ１〜Ｌａ４の入射角を揃えたい場合には、ハーフミラー等の光学部品を光源２１ａ〜２１ｄと角膜１０１との間に配置してもよい。
【００１８】
また、図２（ｂ）に示す構成では、複数の光源２１ａ〜２１ｄと角膜１０１とを結ぶ光軸の方向が光源同士で互いに異なっている。具体的には、角膜１０１から見た光源２１ａ〜２１ｄの設置方向と視線軸方向との成す角をそれぞれθａ〜θｄとすると、θａ＜θｂ＜θｃ＜θｄとなるように複数の光源２１ａ〜２１ｄが配置されている。なお、図２（ｂ）では複数の光源２１ａ〜２１ｄが水平方向に並んで配置されているが、垂直方向や斜め方向に並んで配置されてもよい。また、複数の光源２１ａ〜２１ｄは視線軸を跨ぐように視線軸の両側に分かれて配置されてもよく、視線軸の一方の側に偏って配置されてもよい。
【００１９】
また、図２（ｃ）に示す構成では、複数の光源２１ａ〜２１ｄは角膜１０１からそれぞれ等しい距離に配置されており、光源２１ａ〜２１ｄの発光輝度が互いに異なっている。ここで、発光輝度が異なるとは、同一構成の赤外光源が一般に有する定格範囲内のばらつき程度の差異ではなく、赤外光源の構成の相違や赤外光源への供給電力の設定値の相違等に基づく実質的な差異を意味する。
【００２０】
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、照明２の別の構成例を示す図であって、照明２における複数の光源の配置例を示す図である。図３（ａ）に示す照明２Ａは４つの光源２１ａ〜２１ｄを有しており、これらの光源２１ａ〜２１ｄは菱形の各頂点に相当する位置に配置されている。また、図３（ｂ）に示す照明２Ｂは５つの光源２１ａ〜２１ｅを有しており、これらの光源２１ａ〜２１ｅのうち４つの光源２１ａ〜２１ｄは菱形の各頂点に相当する位置に配置されており、残りの光源２１ｅは菱形の中心に相当する位置に配置されている。また、図３（ｃ）に示す照明２Ｃは３つの光源２１ａ〜２１ｃを有しており、これらの光源２１ａ〜２１ｃは直角二等辺三角形の各頂点に相当する位置に配置されている。本実施形態の照明２において、複数の光源は図３（ａ）〜図３（ｃ）に示したように配置されてもよい。
【００２１】
なお、複数の光源２１ａ〜２１ｄとしては、赤外ＬＥＤ以外にも、例えば半導体レーザや半導体レーザアレイ、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）、或いは２次元表示デバイス（液晶パネル）に複数の輝点画像を表示させたもの等を用いることができる。また、複数の輝点を撮像部５の光検出部に結像させるための照明光学系は、複数の光源２１ａ〜２１ｄにより構成される以外にも、例えば一つの光源からの光を２つ以上の光路に分割して角膜１０１に照射することでも好適に実現される。或いは、一つの光源と反射型又は透過型の光学素子（回折光学素子やピンホールアレイ、複数の反射部を有する光学素子など）とを組み合わせたものを用いてもよい。
【００２２】
再び図１を参照して、眼球運動計測装置１の構成を説明する。ハーフミラー３は、角膜反射光像Ｌｂを透過して、該角膜反射光像Ｌｂを撮像部５のセンサ部（光検出部）５１に入射させるように配置されている。また、ハーフミラー３は、角膜１０１と撮像部５とを結ぶ光軸の脇に設置された指標提示部１１を被検者が視認可能なように、指標提示部１１と角膜１０１とを光学的に結合している。指標提示部１１は、被検者に注視させるための指標を提示することにより視線を一定方向に保つための手段である。指標提示部１１は、例えば可視光を発生する複数のＬＥＤとピンホールマスクとを組み合わせて、互いに位置が異なる複数の輝点パターンを指標として発生するように構成されるとよい。この複数の輝点パターンは、図示しない制御装置によって何れか一つが選択され、当該輝点パターンに対応するＬＥＤが選択的に発光制御される。なお、指標提示部１１は、このような構成以外にも、例えば液晶パネルのような画像表示装置や回転板等によって構成されてもよい。ハーフミラー３は、指標提示部１１から出射された可視光Ｌｃを眼球１００へ向けて反射する。これにより、指標提示部１１を被検者に提示して被検者の視線すなわち角膜１０１の角度位置を安定させつつ、角膜１０１を撮像することができる。なお、指標提示部１１とハーフミラー３との間に、視力調整用のレンズ１１ａが設けられると尚良い。
【００２３】
集光レンズ４は、光像Ｌｂを集光して撮像部５のセンサ部５１上に結像させるためのレンズである。集光レンズ４は、ハーフミラー３と撮像部５との間に配置されている。
【００２４】
撮像部５は、所定のフレームレートでもって角膜反射光像Ｌｂを撮像するための手段である。撮像部５は、二次元状に配列された複数の画素を含むセンサ部５１を有しており、センサ部５１に入射した角膜反射光像Ｌｂを各画素において電気信号に変換することにより、角膜反射光像Ｌｂに関する画素毎の入射光量を示す撮像データを生成する。撮像部５は、生成した撮像データを表示装置や映像出力端子といった出力手段へ出力するとともに、撮像データを演算部６に提供する。
【００２５】
演算部６は、撮像部５から提供された撮像データ（角膜反射光像Ｌｂ）に含まれる複数の輝点の位置を各フレーム毎に算出し、複数の輝点位置のうち位置精度に関する所定条件を満足する輝点位置を選択する。そして、選択した輝点位置の時間変化に関するデータに基づいて、眼球運動に関する特徴量、すなわちドリフト、フリック、又はトレモアといった固視微動の大きさを算出する。なお、演算部６は、電気回路として実現されてもよいし、中央演算処理装置やメモリを有するコンピュータ内部でソフトウェアとして実現されてもよい。
【００２６】
図４は、本実施形態における撮像部５の内部構成を示すブロック図である。撮像部５は、前述したセンサ部５１に加え、センサ部５１から読み出された電荷Ｑを処理して撮像データＳｂを生成するセンサ信号読出回路５２と、センサ部５１及びセンサ信号読出回路５２を駆動するセンサ駆動回路５３とを有している。
【００２７】
図５は、撮像部５の詳細な内部構成を示す図である。本実施形態の撮像部５は、例えば数百Ｈｚ〜１ｋＨｚといった高速なフレームレートを有する撮像装置であり、このような撮像装置としては、例えば浜松ホトニクス製のインテリジェントビジョンシステム（ＩＶＳ）カメラが挙げられる。このような撮像装置を用いることで、１００［Ｈｚ］程度の振動数を持つといわれる角膜１０１の固視微動を精度よく計測することができる。センサ部５１はいわゆるＭＯＳ型の撮像素子であり、二次元状（ｍ行×ｎ列）に配列された複数の画素５１ａを有している。複数の画素５１ａのそれぞれは、入射した光の光量に応じた電荷Ｑを生成する。電荷Ｑは、センサ駆動回路５３からの駆動信号Ｓｃに従って順次送り出される。
【００２８】
センサ信号読出回路５２は、増幅部５４、Ａ／Ｄ変換部５５、及びスイッチ部５６を含んで構成されている。増幅部５４は、センサ部５１の行数に対応するｍ個のアンプ５４ａを有している。ｍ個のアンプ５４ａは、それぞれセンサ部５１の画素５１ａの対応する行と電気的に接続されており、ｎ列の画素５１ａから電荷Ｑを順次受け取る。そして、アンプ５４ａは、電荷Ｑを増幅するとともに電荷Ｑを電圧信号である画像信号Ｓａに変換する。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換部５５は、センサ部５１の行数に対応するｍ個のＡ／Ｄ変換器５５ａを有している。ｍ個のＡ／Ｄ変換器５５ａは、対応するｍ個のアンプ５４ａとそれぞれ電気的に接続されており、電圧信号（アナログ信号）である画像信号Ｓａをアンプ５４ａから受けてディジタル信号である撮像データＳｂに変換する。なお、本実施形態ではディジタル信号に変換された撮像データＳｂを撮像部５からの撮像データとしているが、アナログ信号である画像信号Ｓａを撮像部５からの撮像データとして用いてもよい。
【００３０】
スイッチ部５６は、センサ部５１の行数に対応するｍ個のスイッチ５６ａを有している。ｍ個のスイッチ５６ａは、対応するｍ個のＡ／Ｄ変換器５５ａと演算部６との間に設けられており、Ａ／Ｄ変換器５５ａと演算部６との接続／非接続を、センサ駆動回路５３（図２参照）からの制御信号に基づいて制御する。スイッチ５６ａが接続状態になると、Ａ／Ｄ変換器５５ａからの撮像データＳｂが演算部６へ提供される。ｍ個のスイッチ５６ａはそれぞれ演算部６と電気的に接続されており、個別に接続／非接続が制御される。
【００３１】
センサ部５１及びセンサ信号読出回路５２についてさらに詳しく説明する。図６は、センサ部５１と、アンプ５４ａ、Ａ／Ｄ変換器５５ａ、及び演算部６との電気的接続関係を示す図である。図６を参照すると、センサ部５１は、フォトダイオードといった光電変換素子により構成される複数の画素５１ａを有している。そして、センサ部５１は、複数の画素５１ａに対応する複数のコンデンサ５１ｂ及び複数の読み出し用スイッチ５１ｃを有している。画素５１ａの光電変換素子とコンデンサ５１ｂとは互いに並列に接続されており、光電変換素子及びコンデンサ５１ｂの一端に読み出し用スイッチ５１ｃの一端が接続されている。読み出し用スイッチ５１ｃの他端は、同一行に含まれる他の読み出し用スイッチ５１ｃの他端と共に、アンプ５４ａの入力端に接続されている。読み出し用スイッチ５１ｃは、センサ駆動回路５３（図４参照）と電気的に接続されており、センサ駆動回路５３からの駆動信号Ｓｃに従って個別に接続／非接続が制御される。アンプ５４ａの出力端はＡ／Ｄ変換器５５ａの入力端と電気的に接続されており、Ａ／Ｄ変換器５５ａの出力端は演算部６と電気的に接続されている。
【００３２】
図６に示したセンサ部５１及びセンサ信号読出回路５２の動作は、次のとおりである。センサ部５１に角膜反射光像Ｌｂが入射すると、各画素５１ａ毎の角膜反射光像Ｌｂの入射光量に応じた電荷がコンデンサ５１ｂに蓄積される。センサ駆動回路５３からの指示に応じて読み出し用スイッチ５１ｃが各行において順次接続されると、コンデンサ５１ｂに蓄積された電荷Ｑがアンプ５４ａに順次送られる。電荷Ｑは、アンプ５４ａによって電圧信号に変換されるとともに増幅されて画像信号Ｓａとなる。画像信号Ｓａは、Ａ／Ｄ変換器５５ａによってアナログ信号からディジタル信号へ変換されて撮像データＳｂとなる。撮像データＳｂは、演算部６へ出力される。図７は、撮像データＳｂの一例を示す図である。図７に示されるように、撮像データＳｂには、複数の光源２１ａ〜２１ｄに対応する複数の輝点Ａ１〜Ａ４が含まれている。
【００３３】
なお、演算部６における演算を高速に行うために、撮像部５は、各画素５１ａのそれぞれに対応する並列演算回路をさらに有することが好ましい。このような並列演算回路は、例えばＡ／Ｄ変換器５５ａの後段に接続される。
【００３４】
図８は、本実施形態における演算部６の内部構成を示すブロック図である。図８に示すように、演算部６は、輝点位置演算手段６１と、輝点抽出手段６２と、特徴量算出手段６３とを有している。輝点位置演算手段６１は、図７に示した複数の輝点Ａ１〜Ａ４それぞれの位置に関する輝点位置情報Ｓｆを算出する。輝点抽出手段６２は、輝点位置演算手段６１から輝点位置情報Ｓｆを受けて、複数の輝点Ａ１〜Ａ４の輝点位置のうち位置精度に関する所定条件を満足する輝点位置を選択する。輝点抽出手段６２は、選択した輝点位置に関する選択情報Ｓｇを特徴量算出手段６３へ提供する。特徴量算出手段６３は、輝点抽出手段６２からの選択情報Ｓｇに基づき、選択された輝点位置に関する輝点位置情報Ｓｆを輝点位置演算手段６１から受けて、固視微動の大きさといった特徴量を算出する。なお、輝点位置演算手段６１、輝点抽出手段６２、及び特徴量算出手段６３は、それぞれ独立した電気回路として実現されてもよいし、コンピュータ内部でそれぞれソフトウェアの一部分として実現されてもよい。
【００３５】
図９は、輝点位置演算手段６１の内部構成を示すブロック図である。輝点位置演算手段６１は、図９に示すように、雑音処理手段６１１、輝点判定処理手段６１２、及び位置演算処理手段６１３を有している。雑音処理手段６１１は、撮像データＳｂを撮像部５から受け、画像平滑化処理およびモフォロジー処理を行うことにより、撮像データＳｂに含まれる雑音を除去する。輝点判定処理手段６１２は、雑音処理手段６１１によって雑音が除去された撮像データＳｄにおいて、周囲より明るい領域を抽出し、該領域が輝点に該当するか否かを判定する。輝点判定処理手段６１２は、判定した輝点に関する輝点情報Ｓｅを位置演算処理手段６１３へ提供する。位置演算処理手段６１３は、輝点情報Ｓｅに基づき、輝点判定処理手段６１２によって判定された輝点の位置を演算し、輝点位置情報Ｓｆを出力する。
【００３６】
ここで、図１０は、輝点位置演算手段６１及び輝点抽出手段６２の動作（処理内容）に関するフローチャートである。図１０を参照しつつ、輝点位置演算手段６１及び輝点抽出手段６２の詳細な動作について以下に説明する。
【００３７】
＜雑音除去処理（画像平滑化、モフォロジー処理）＞
撮像データＳｂに含まれる雑音（ノイズ）を軽減するため、雑音処理手段６１１において、下記の雑音除去処理を行う（図１０のステップＳ１）。なお、平滑化処理は、撮像データＳｂの幅広い領域に含まれるノイズを軽減し、モフォロジー処理は、撮像データＳｂの局所的な領域に含まれるノイズを除去する。
【００３８】
まず、画素位置（ｘ、ｙ）（但し、ｘは１からｎまでの整数、ｙは１からｍまでの整数とする）の明るさをＤ（ｘ、ｙ）とする。
【００３９】
次に、以下の演算式により、撮像データ全体にわたって平滑化処理（４近傍演算による平滑化）を行う。
Ｄ’（ｘ、ｙ）＝｛Ｄ（ｘ−１，ｙ）＋Ｄ（ｘ，ｙ−１）＋Ｄ（ｘ＋１，ｙ）＋Ｄ（ｘ，ｙ＋１）＋４×Ｄ（ｘ，ｙ）｝／８
【００４０】
そして、モフォロジー処理（単独輝点の除去）として、まず、所定のノイズ評価レベルを示す閾値ｔｈよりＤ（ｘ、ｙ）が大きい場合には変数Ｍ（ｘ，ｙ）＝１とし、それ以外の場合には変数Ｍ（ｘ，ｙ）＝０とする。そして、Ｍ（ｘ−１，ｙ）、Ｍ（ｘ＋１，ｙ）、Ｍ（ｘ，ｙ−１）、及びＭ（ｘ，ｙ＋１）の論理積をＭ’（ｘ，ｙ）とし、Ｍ’（ｘ−１，ｙ）、Ｍ’（ｘ＋１，ｙ）、Ｍ’（ｘ，ｙ−１）、及びＭ’（ｘ，ｙ＋１）の論理和をＭ’’（ｘ，ｙ）とする。なお、このＭ’（ｘ，ｙ）及びＭ’’（ｘ，ｙ）の算出を、それぞれ同じ回数だけ所定回繰り返すとよい。そして、Ｍ’’（ｘ，ｙ）の値が１である場合にはＤ’（ｘ、ｙ）にＤ（ｘ、ｙ）の値を代入し、そうでない場合にはＤ’（ｘ、ｙ）を０とする。こうして、図９に示した撮像データＳｄが生成される。
【００４１】
なお、上述した平滑化処理およびモフォロジー処理は、撮像データＳｂにおける最も外側の行、及び最も外側の列に対しては行わない。
【００４２】
＜極大点抽出処理（近傍の値との比較により極大値を判定する）＞
輝点判定処理手段６１２は、雑音処理手段６１１から提供された撮像データＳｄ中の各画素の明るさＤ’（ｘ、ｙ）と、その周辺画素の明るさＤ’（ｘ−１，ｙ）、Ｄ’（ｘ，ｙ−１）、Ｄ’（ｘ＋１，ｙ）、及びＤ’（ｘ，ｙ＋１）とを比較し、当該画素の明るさＤ’（ｘ、ｙ）の値が大きい場合に、当該画素を極大点として検出する（図１０のステップＳ２）。なお、比較対象となる周辺画素としては、行方向及び列方向に隣接する４画素に限らず、斜め方向に隣接する画素も含めた８画素としてもよい。
【００４３】
＜輝点判定処理（合計輝度値、対象面積および境界領域輝度値などによる輝点判定）＞
続いて、輝点判定処理手段６１２は、極大点抽出処理によって求められた極大点に対し、その極大画素を中心とする所定領域（例えば３×３画素や５×５画素）に対して、下記の輝点判定値を算出する。そして、輝点判定処理手段６１２は、所定領域内に含まれる全ての画素の判定値が所定の閾値を越えた場合に、当該所定領域を、複数の光源２１ａ〜２１ｄ（図１を参照）のいずれかに対応する輝点であると判定する（図１０のステップＳ３）。なお、この所定領域は、照明光学系により決定されるセンサ部５１の受光面上の輝点サイズに基づいて、当該輝点を含む適切な大きさに設定されるとよい。
【００４４】
輝点判定値としては、例えば以下に示す輝点合計輝度、輝点面積、境界領域輝度値、円形度値、１次モーメント／０次モーメントの比率などが好適に用いられる。
【００４５】
（ア）輝点合計輝度値
輝点の全体の輝度値を示す輝点判定値である。具体的には、極大点を中心とする所定領域の各画素の明るさＤ’を合計した数値である。
【００４６】
（イ）輝点面積
輝点の面積を示す輝点判定値である。具体的には、極大点を中心とする所定領域において、明るさＤ’が所定の閾値より大きい画素数をカウントして求める。ここで、所定の閾値は、センサ部５１の受光面上におけるノイズレベルより大きな値であることが望ましい。例えば、センサ部５１のダークレベルの最大値を所定の閾値としても良いし、或いはセンサ部５１のダークレベルの平均値をＡ、標準偏差をＳとして（Ａ＋３Ｓ）の値を所定の閾値としても良い。
【００４７】
（ウ）境界領域輝度値
輝点の演算対象領域の境界付近の輝度値から、単独の輝点か否かを判定するための輝点判定値である。具体的には、極大点を中心とする所定領域において、下記で表される周辺部輝度値を中央部輝度値で除した値を輝点判定値とする。
周辺部輝度値：極大点を中心とする所定領域において、最も外側（すなわち境界部分）に位置する画素の明るさＤ’の合計
中央部輝度値：極大点を中心とする所定領域において、最も外側（境界部分）に位置する画素を除く全ての画素の明るさＤ’の合計
【００４８】
（エ）円形度値
輝点の演算対象領域において、水平方向の半値幅Ｗｘおよび垂直方向の半値幅Ｗｙを求め、これらの半値幅の比（Ｗｘ／Ｗｙ）の比を円形度値とする。ここで、半値幅Ｗｘ，Ｗｙは、極大点を含む行（ｘ方向）及び列（ｙ方向）において、明るさＤ’が極大点の明るさＤ’の１／２を超えた画素の数である。
【００４９】
（オ）１次モーメント／０次モーメントの比率
輝点の演算対象領域において、１次モーメントと０次モーメントとの比（以下、モーメント比という）を求めて輝点のひずみ形状を示す値を得、これを輝点判定値とする。このモーメント比は、極大点の位置を（ｘ，ｙ）とすると、下記の演算により求められる。
０次モーメント：Σ｛Ｄ（ｘ，ｙ）｝
ｘ方向１次モーメント：Σ｛ｉ×Ｄ（ｘ＋ｉ，ｙ）｝  （但し、ｉ＝−ｍ〜＋ｍ；ｍは所定のｘ方向演算範囲を示す整数）
ｙ方向１次モーメント：Σ｛ｊ×Ｄ（ｘ，ｙ＋ｊ）｝  （但し、ｊ＝−ｎ〜＋ｎ；ｎは所定のｙ方向演算範囲を示す整数）
ｘ方向モーメント比（Ｍｘ）：（ｘ方向１次モーメント）／（０次モーメント）
ｙ方向モーメント比（Ｍｙ）：（ｙ方向１次モーメント）／（０次モーメント）
【００５０】
輝点判定処理手段６１２は、極大点抽出処理によって抽出した極大点を中心とする所定領域に関し、以上に示した輝点判定値を算出して、次の条件（１）〜（５）のうち少なくとも一つの条件に該当する領域を、輝点として十分な情報量を持っていないとして演算対象から排除する。すなわち、輝点判定処理手段６１２は、条件（１）〜（５）の全てに該当しない領域を、複数の光源２１ａ〜２１ｄ（図１を参照）のいずれかに対応する輝点であると判定する。
（１）輝点合計輝度値が、所定の値より小さい場合
（２）輝点面積が、所定の最小輝点面積より小さい場合、又は所定の最大輝点面積より大きい場合
（３）境界領域輝度値が、所定の最小比より小さい場合
（４）円形度値が、所定の円形度許容値（例えば０．５）より小さい場合
（５）モーメント比の絶対値が、（０．５＋許容度）を超える場合（許容度は予め定めた値、例えば０．１）
なお、輝点判定処理手段６１２は、上記条件（１）〜（５）のうち一部の条件に基づいて、当該領域が輝点であるか否かを判定してもよい。輝点判定処理手段６１２は、こうして判定した輝点に関する輝点情報Ｓｅを位置演算処理手段６１３へ提供する。
【００５１】
＜極大点を中心とする所定領域の重心演算＞
位置演算処理手段６１３は、輝点情報Ｓｅに示された輝点の極大点を中心とする所定領域（例えば３×３画素や５×５画素）の重心位置を演算する（図１０に示すステップＳ４）。輝点の重心位置は、当該輝点における極大点の位置を（ｘ，ｙ）、明るさをＤ（ｘ，ｙ）として、下記の演算から求められる。
０次モーメント：Σ｛Ｄ（ｘ，ｙ）｝
ｘ方向１次モーメント：Σ｛ｉ×Ｄ（ｘ＋ｉ，ｙ）｝  （但し、ｉ＝−ｍ〜＋ｍ；ｍは所定のｘ方向演算範囲を示す整数）
ｙ方向１次モーメント：Σ｛ｊ×Ｄ（ｘ，ｙ＋ｊ）｝  （但し、ｊ＝−ｎ〜＋ｎ；ｎは所定のｙ方向演算範囲を示す整数）
ｘ方向重心位置（Ｐｘ）：ｘ＋｛（ｘ方向１次モーメント）／（０次モーメント）｝
ｙ方向重心位置（Ｐｙ）：ｙ＋｛（ｙ方向１次モーメント）／（０次モーメント）｝
位置演算処理手段６１３は、こうして得られた輝点の重心位置に関する情報を、輝点位置情報Ｓｆとして出力する。
【００５２】
＜重心位置から眼球運動位置への換算＞
輝点抽出手段６２は、位置演算処理手段６１３から提供された輝点位置情報Ｓｆの時間変化を、下記の変換式により実際の眼球運動へ変換する（図１０に示すステップＳ５）。
Ｑｘ＝ｆ（Ｐｘ）≒（Ａｘ）×（Ｐｘ）＋（Ｂｘ）
Ｑｙ＝ｆ（Ｐｙ）≒（Ａｙ）×（Ｐｙ）＋（Ｂｙ）
ここで、（Ｐｘ，Ｐｙ）は撮像データにおける輝点位置であり、（Ｑｘ，Ｑｙ）は実際の眼球運動位置である。また、（Ａｘ，Ｂｘ）及び（Ａｙ，Ｂｙ）は線形近似の係数である。これらの係数（Ａｘ，Ｂｘ）及び（Ａｙ，Ｂｙ）は、例えば模擬眼球を用いて予め求めた眼球の回転角と輝点移動距離との関係に基づいて算出しておくか、或いは提示位置の異なる二つの指標を被検者に提示した場合の輝点の移動距離に基づいて算出しておくとよい。
【００５３】
＜所定条件を満たす輝点位置の抽出＞
続いて、輝点抽出手段６２は、複数の輝点位置のうち位置精度に関する所定条件を満足する輝点位置を選択（抽出）する（図１０に示すステップＳ６）。本実施形態では、輝点抽出手段６２は、複数の輝点位置の時間的変動の度合いに基づいて計測精度の評価を行い、ノイズが小さいと推測される輝点位置を選択する。なお、前述した雑音除去処理、極大点抽出処理、及び輝点判定処理によって１フレーム毎の輝点としての条件（明るさ、形状など）を判定しているので、この輝点抽出処理では、或る一定の時間内に連続して得られた撮像データに関する時系列データに対して、評価を行う。具体的な計測精度の評価方法としては、眼球は滑らかに移動するという前提が成り立つことから、一定期間において、各フレームにおける輝点位置とその直前のフレームにおける輝点位置との差分の標準偏差を求める。そして、標準偏差が所定の閾値より小さい輝点位置について、ランダムなノイズが十分に小さいと判断し、測定結果として選択する。輝点抽出手段６２は、選択した輝点位置に関する情報を選択情報Ｓｇとして特徴量算出手段６３へ提供する。
【００５４】
特徴量算出手段６３は、こうして選択された輝点位置に関する情報に基づいて下記の演算を行い、眼球運動に関する時系列データを求める。なお、下記の演算において、Ｑｘ（ｔ＝Ｔ，ｎ＝ｉ）及びＱｙ（ｔ＝Ｔ，ｎ＝ｉ）は、選択された輝点（輝点番号ｉ）の時刻Ｔにおける実際の眼球運動位置である。
各フレームのｘ方向位置の差分：ΔＱｘ（ｔ＝Ｔ，ｎ＝ｉ）＝Ｑｘ（ｔ＝Ｔ，ｎ＝ｉ）−Ｑｘ（ｔ＝Ｔ−１，ｎ＝ｉ）
各フレームのｙ方向位置の差分：ΔＱｙ（ｔ＝Ｔ，ｎ＝ｉ）＝Ｑｙ（ｔ＝Ｔ，ｎ＝ｉ）−Ｑｙ（ｔ＝Ｔ−１，ｎ＝ｉ）
差分ΔＱｘの輝点平均：ΔＱ’ｘ（ｔ＝Ｔ）＝Σ（ΔＱｘ（ｔ＝Ｔ，ｎ＝１〜Ｎ））／Ｎ  （但し、Ｎは選択された輝点の個数）
差分ΔＱｙの輝点平均：ΔＱ’ｙ（ｔ＝Ｔ）＝Σ（ΔＱｙ（ｔ＝Ｔ，ｎ＝１〜Ｎ））／Ｎ  （但し、Ｎは選択された輝点の個数）
【００５５】
続いて、上記演算により得られたΔＱ’ｘ（ｔ＝Ｔ）及びΔＱ’ｙ（ｔ＝Ｔ）より、眼球運動に関する時系列データＱ’ｘ（ｔ）及びＱ’ｙ（ｔ）を下記の演算により求める。
Ｑ’ｘ（ｔ＝Ｔ）＝Ｑ’ｘ（ｔ＝Ｔ−１）＋ΔＱ’ｘ（ｔ＝Ｔ）  （但し、初期値Ｑ’ｘ（ｔ＝０）は任意の位置に設定する）
Ｑ’ｙ（ｔ＝Ｔ）＝Ｑ’ｙ（ｔ＝Ｔ−１）＋ΔＱ’ｘ（ｔ＝Ｔ）  （但し、初期値Ｑ’ｙ（ｔ＝０）は任意の位置に設定する）
そして、特徴量算出手段６３は、この時系列データに基づいて、ドリフト、フリック、又はトレモアといった固視微動の大きさに関する特徴量を算出する。
【００５６】
以上に説明した本実施形態による眼球運動計測装置１によれば、以下の効果が得られる。前述したように、固視微動は極めて微細な眼球運動である為、角膜反射光像を撮像することにより固視微動を計測する際には、角膜反射光像に含まれる輝点位置を高い精度で検出することが求められる。しかしながら、一定の発光輝度および照射角度でもって角膜に光を照射し、同一の光学系を使用して角膜反射光像を撮像しているにもかかわらず、計測対象者毎或いは計測毎の計測結果にばらつきが生じていた。本発明者らは、計測対象者毎或いは計測毎の計測結果にばらつきが生じる要因として、計測毎の外部環境の違いや計測対象者毎の角膜表面の曲率の違いに着目した。そして、外部環境や角膜表面の曲率に応じて、固視微動計測に最適な光照射条件が変化することを見出した。
【００５７】
図１１は、光照射条件が互いに異なる４つの光源を用いた場合の角膜反射光像の例を示す模式図である。この場合、理想的には図１１（ａ）に示すように複数の輝点Ａ１〜Ａ４が明確に結像されるが、実際には、図１１（ｂ）に示すように、光照射条件によって複数の輝点Ａ１〜Ａ４の形態に相違が生じる。すなわち、外部環境や角膜表面の曲率が影響して、例えば図１１（ｂ）の輝点Ａ２のように輪郭がぼやけたり、輝点Ａ３のように直径が過小となったり、或いは輝点Ａ４のように輪郭が楕円形状となる。
【００５８】
本実施形態の眼球運動計測装置１においては、角膜１０１に光を照射する照明２が、角膜反射光像として複数の輝点をセンサ部５１に結像させる。そして、このような照明２によって得られた複数の輝点位置を、演算部６の輝点位置演算手段６１がそれぞれ算出し、輝点抽出手段６２が複数の輝点位置のうち位置精度に関する所定条件を満足する輝点位置（例えば図１１（ｂ）に示す輝点Ａ１の位置）を選択する。そして、特徴量算出手段６３は、この輝点位置の時系列データに基づいて、眼球運動に関する特徴量（すなわち固視微動の成分の大きさ）を算出する。したがって、計測時の外部環境や角膜表面の曲率にかかわらず、固視微動の成分の大きさを精度良く算出することができる。
【００５９】
輝点位置を選択するための位置精度に関する所定条件は、輝点位置の時間的変動の度合いが所定の閾値より小さいことであることが好ましい。このような条件によって輝点位置を選択することにより、輝点位置の算出結果に含まれるノイズ等の影響を低減し、固視微動の成分の大きさをより精度良く算出することができる。
【００６０】
また、本実施形態のように、眼球運動計測装置１は、被検者に注視させるための指標を提示することにより視線を一定方向に保つ指標提示部１１を備えることが好ましい。この指標提示部１１によって被検者の視線を一定方向に保つことで、微細な眼球運動である固視微動を更に精度良く計測できる。
【００６１】
また、本実施形態のように、照明２は、複数の輝点のそれぞれに対応する複数の光源２１ａ〜２１ｄを有することが好ましい。これにより、角膜反射光像として複数の輝点をセンサ部５１に結像させる照明光学系を好適に実現できる。また、この場合、複数の光源２１ａ〜２１ｄの光照射条件を互いに異ならせることにより、位置精度に関する所定条件を満足する輝点位置を好適に選択することができる（図２（ａ）〜（ｃ）を参照）。
【００６２】
なお、センサ部５１上の輝点の大きさは、センサ部５１の画素ピッチ、センサ部５１へ角膜反射光像を結像させる光学レンズ系の結像倍率、計測対象となる眼球の曲率、光源と角膜１０１の距離などに応じて定まる。十分な計測精度を得る為には、適度な大きさ（３×３画素〜１０×１０画素程度）の輝点を発生させることが重要である。大き過ぎる輝点ではサブピクセル精度の確保が困難だからである。したがって、センサ部５１の面上において大きさの異なる輝点を複数発生させることで、様々な計測条件（眼球曲率の違いや、差動距離などの光学系の違い）において計測精度を保つことができる。例えば、図２（ａ）に示したように、角膜１０１に対する複数の光源２１ａ〜２１ｄの距離をそれぞれ異ならせることにより、センサ部５１の面上において様々な大きさの輝点を生じさせるとよい。
【００６３】
或いは、センサ部５１上の輝点の大きさは、角膜１０１に対する光の入射角に応じて変化する。したがって、図２（ｂ）に示したように複数の光源２１ａ〜２１ｄを角膜１０１に対して異なる角度位置に配置することで、センサ部５１の面上において様々な大きさの輝点を生じさせるとよい。そして、重心位置の精度が十分に安定している輝点を選択して特徴量の演算に使用することにより、安定した計測結果を得ることができる。
【００６４】
また、センサ部５１上の輝点の明るさは、眼球表面の反射率に応じて変化する。したがって、図２（ｃ）に示したように、複数の光源２１ａ〜２１ｄの発光輝度を互いに異なるものとすることで、センサ部５１の面上において様々な明るさの輝点を生じさせるとよい。そして、重心位置の精度が十分に安定している輝点を選択して特徴量の演算に使用することにより、安定した計測結果を得ることができる。
【００６５】
また、輝点が歪んでいたり或いは大き過ぎる場合には、「計測に使用する輝点として十分な精度を持っていない」と判断し、該輝点を特徴量の算出に用いないことにより、特徴量の算出精度を高めることができる。
【００６６】
撮像部５としては、ＩＶＳカメラ以外に、高速且つ小型の二次元半導体位置検出素子（いわゆる二次元ＰＳＤ：Position Sensitive Detector）や、プロファイルセンサ（例えば浜松ホトニクス製のＳ９１３２）などを用いてもよい。図１２は、プロファイルセンサの構成の一例を示す図である。図１２に示すプロファイルセンサ７０は、２次元に配列された画素のそれぞれを２つの受光領域７１ａ及び７１ｂに分割し、各画素の受光領域７１ａを水平方向配線に接続し、各画素の受光領域７１ｂを垂直方向配線に接続することで、受光領域７１ａを水平方向用受光領域、受光領域７１ｂを垂直方向用受光領域としてそれぞれ使用するものである。このような構成においては、受光領域７１ａを水平方向を長手方向とする受光領域とみなすことができ、また受光領域７１ｂを垂直方向を長手方向とする受光領域とみなすことができるので、水平方向配線からの出力は垂直方向における輝点明度の射影を示し、垂直方向配線からの出力は水平方向における輝点明度の射影を示す。なお、各水平方向配線には垂直シフトレジスタ７２ａが、各垂直方向配線には水平シフトレジスタ７２ｂがそれぞれ接続されている。このようなプロファイルセンサ７０においては、水平方向及び垂直方向のチャンネル数を共にｍ個とすると、出力データ数は（２×ｍ）個で済む。したがって、撮像部５としてこのようなプロファイルセンサ７０を使用することにより、出力データ数が（ｍ×ｍ）個となる通常の撮像素子と比較してデータ量の大幅な軽減が可能となる。また、データの読み出しが高速になり、且つ飽和電荷量を大きくすることができるといった利点もある。
【００６７】
このようなプロファイルセンサ７０を撮像部５として用いる場合、輝点位置演算手段６１における輝点位置演算は、以下の点で前述した演算と異なる。すなわち、プロファイルセンサ７０からの垂直方向出力データをＤｘ（ｉ）とし、水平方向出力データをＤｙ（ｊ）とすると（ｉ＝１〜Ｉ，ｊ＝１〜Ｊ；Ｉは垂直方向の画素数、Ｊは水平方向の画素数）、雑音除去処理においては、上記したＤ（ｘ，ｙ）をＤｘ（ｉ）、Ｄｙ（ｊ）として演算する。極大点抽出処理においては、垂直方向出力データＤｘ（ｉ）については垂直方向の隣接画素との比較、水平方向出力データＤｙ（ｊ）については水平方向の隣接画素との比較によって極大値を判定する。輝点判定処理においては、極大点を中心とする所定領域を水平方向及び垂直方向のそれぞれ１次元で設定し、輝点を判定する。極大点を中心とする所定領域の重心演算においては、水平方向及び垂直方向の所定領域に関する重心演算を行う。なお、重心位置から眼球運動位置への換算、及び所定条件を満たす輝点位置の抽出に関しては、前述した通りである。
【００６８】
図１３は、プロファイルセンサ７０に３つの輝点Ｐ１〜Ｐ３が結像された場合における、垂直方向及び水平方向それぞれの出力を示す図である。撮像部５としてプロファイルセンサ７０を用いる場合、受光面に複数の輝点Ｐ１〜Ｐ３が存在すると、垂直方向出力及び水平方向出力にそれぞれ出現する各輝点のピークを相互に対応させる必要がある。このような場合、図１３に示すように、例えば３つの輝点Ｐ１〜Ｐ３の明るさを相互に異ならせることによって、出力の大きさに基づいて垂直方向及び水平方向の各輝点のピークを相互に対応させることが容易にできる。また、例えば輝点Ｐ１〜Ｐ３の大きさを相互に異ならせたり、或いは輝点Ｐ１〜Ｐ３を順に発生／消滅させることでも、垂直方向及び水平方向の各輝点のピークを相互に対応させることができる。
【００６９】
本発明による眼球運動計測装置は、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態においては３個〜５個の輝点を光検出部に結像させる場合について説明したが、輝点の数は２つ以上であれば良く、この実施形態に限られない。また、演算部において輝点位置を選択するための所定条件は、上記実施形態において例示した条件に限られるものではなく、輝点の位置精度に関する条件であれば他の様々な条件を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明による眼球運動計測装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】照明の構成例を示す図である。（ａ）複数の光源と角膜との距離が光源同士で互いに異なる構成を示している。（ｂ）複数の光源と角膜とを結ぶ光軸の方向が光源同士で互いに異なる構成を示している。（ｃ）複数の光源が角膜からそれぞれ等しい距離に配置されており、光源の発光輝度が互いに異なる構成を示している。
【図３】（ａ）〜（ｃ）照明の別の構成例を示す図であって、照明における複数の光源の配置例を示す図である。
【図４】撮像部の内部構成を示すブロック図である。
【図５】撮像部の詳細な内部構成を示す図である。
【図６】センサ部と、アンプ、Ａ／Ｄ変換器、及び演算部との電気的接続関係を示す図である。
【図７】撮像データの一例を示す図である。
【図８】演算部の内部構成を示すブロック図である。
【図９】輝点位置演算手段の内部構成を示すブロック図である。
【図１０】輝点位置演算手段及び輝点抽出手段の動作（処理内容）に関するフローチャートである。
【図１１】（ａ），（ｂ）光照射条件が互いに異なる４つの光源を用いた場合の角膜反射光像の例を示す模式図である。
【図１２】プロファイルセンサの構成の一例を示す図である。
【図１３】プロファイルセンサに３つの輝点が結像された場合における、垂直方向及び水平方向それぞれの出力を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１…眼球運動計測装置、２，２Ａ〜２Ｃ…照明、３…ハーフミラー、４…集光レンズ、５…撮像部、６…演算部、７…光源制御部、１１…指標提示部、２１ａ〜２１ｅ…光源、５１…センサ部、５２…センサ信号読出回路、５３…センサ駆動回路、５４…増幅部、５５…変換部、５６…スイッチ部、６１…輝点位置演算手段、６２…輝点抽出手段、６３…特徴量算出手段、７０…プロファイルセンサ、７１ａ，７１ｂ…受光領域、７２ａ…垂直シフトレジスタ、７２ｂ…水平シフトレジスタ、１００…眼球、１０１…角膜、６１１…雑音処理手段、６１２…輝点判定処理手段、６１３…位置演算処理手段、Ｌａ１〜Ｌａ４…赤外光、Ｌｂ…角膜反射光像、Ｌｃ…可視光、Ｓａ…画像信号、Ｓｂ，Ｓｄ…撮像データ、Ｓｃ…駆動信号、Ｓｅ…輝点情報、Ｓｆ…輝点位置情報、Ｓｇ…選択情報。
【図１】
2010017407.tif 000003
【図２】
2010017407.tif 000004
【図３】
2010017407.tif 000005
【図４】
2010017407.tif 000006
【図５】
2010017407.tif 000007
【図６】
2010017407.tif 000008
【図８】
2010017407.tif 000009
【図９】
2010017407.tif 000010
【図１０】
2010017407.tif 000011
【図１１】
2010017407.tif 000012
【図１２】
2010017407.tif 000013
【図１３】
2010017407.tif 000014
【図７】
2010017407.tif 000015